Silikonilaitteet: 19 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Silikonilaitteet tarjoavat pehmeän ja joustavan elektroniikan varhaiset edut valmistajaystävällisen lähestymistavan avulla. Seuraamalla tätä ohjetta opit perustaidot, jotka ovat tarpeen omien täysin integroitujen pehmeiden elektronisten piirien luomiseksi. Ajattele Baymaxia! Hän on erinomainen tulevaisuuden visio pehmeästä robotista, joka toteutuu vain kehittämällä pehmeitä elektronisia piirejä.

"Odota Noagels … Mitä oikein tarkoitat tällä" pehmeillä elektroniikkapiireillä "?

Lyhyesti sanottuna, joustava elektroniikka lupaa luonnollisentaa tavan, jolla meidät ympäröivät ja ovat vuorovaikutuksessa laitteidemme kanssa. Ne ovat kirjaimellisesti pehmeitä ja "joustavia" elektronisia piirejä, jotka avaavat uusia mahdollisuuksia ihmisen ja tietokoneen välisessä vuorovaikutuksessa ja ovat Soft Roboticsin keskeinen ajotekniikka.

Silikonilaitteet edustavat valmistusmenetelmää, joka on ainutlaatuinen, koska se tuo tekniikkaa Maker -yhteisöön, joka asui aiemmin tieteellisissä tutkimusryhmissä. Silikoni -laitteiden demonstroima valmistusprosessi ei ole ainoa tie kohti venyvää ja pehmeää elektroniikkaa, eikä se ole täysin uusi. Tiede toimii asteittain. Yksi askeleistamme on tehdä teknologiasta helppo ottaa käyttöön ja tavoittaa päättäjät kaikkialla maailmassa. (Tämä tarkoittaa sinua. Juuri tässä, juuri nyt!) Valmistusmenetelmämme avulla voit luoda omia pehmeitä piirejä. Silicone Devices tukee mikro -ohjaimien, I/O -komponenttien ja virtalähteen sisällyttämistä itsenäiseen laitteeseen.

Tämä työ syntyi Raf Ramakersin, Kris Luytenin, Wim Defermen ja Steven Nagelsin (se olen minä) yhteistyössä Hasseltin yliopistossa Belgiassa. Tässä ohjeessa esitetty tekniikka julkaistaan ihmisen ja tietokoneen välisen vuorovaikutuksen johtavassa paikassa: Human Factors in Computing Systems (CHI 2018). Tämän ohjeen tarkoituksena on välittää tutkimustuloksemme akateemisen yhteisön ulkopuolelle. Halutessasi voit lukea lisää syvällisempää tietoa: Tässä on Silikoni-laitteiden projektisivu..

Kuitenkin - varmistaaksesi, ettet TL; DR - ryhdytään asiaan!

Mitä tarvitset:

• Pääsy Fablabin tai Makerspacen CO2 -laserleikkuriin (viite: 60 W: n Trotec Speedy 100R)
• Airbrush (esivalmistettu) tai suihkepullo (helpompi vaihtoehto)
• akryyli-/PMMA-/pleksilasilevyjä (riittää leikkaamaan 2 neliötä 280x280 mm), olemme käyttäneet 3 mm paksuisia, kaiken 1,5 mm: n jälkeen pitäisi toimia
• Musta vinyylitarra (riittää leikkaamaan 4 neliötä noin 260x260 mm) (käytimme MacTac 8900 Pro Matte mustaa)
• Muotin irrotussuihke (Voss Chemie Trennspray, Smooth-on Ease Release)
• Nestemäinen metalli: Galinstan (parasta on pitää 10 g käsillä, riippuen siitä, kuinka tuhlaat, voit käyttää mitä tahansa 5 g: n määrää)
• 2 kpl 3 ml kertakäyttöistä pipettiä Galinstanin ottamiseen pakkauksestaan kaavaimeen
• Hieno sivellin, kuten tästä sarjasta
• Pehmeä kumitela (jota kutsutaan myös nimellä kumilevy '', kuten tämä)
• Silikonipohjamaali (Bison Silicone Primer testattu, 3M AP596 -adheesion edistäjä saattaa myös toimia)
• Putki halpaa silikonitiivistettä + annostelija (tiivistyspistooli)
• Platinapohjainen 2 -komponenttinen nopeasti kovettuva silikoni (Siliconesandmore -testattu, DragonSkin 10 -vaihtoehto) Toimitettujen suunnittelutiedostojen avulla sinun ei pitäisi ylittää 150 g. Useimpia sarjoja myydään kuitenkin 1 kg: n erissä.
• 3 sekoituskuppia (> 100 ml) ja sekoitussauvoja (6 "on kätevin)
• Asteikko 0,1 tai 0,001 grammaan (nämä kannettavat tekevät tempun)
• Korkeudensäädettävä teränpäällystin tai laserleikattu DIY -versio korkeuksilla 1 mm, 1,5 mm ja 2 mm (TODO, erittäin lyhyt erillinen ohje tästä)
• 2 1206-kokoista matalan profiilin LEDiä (Digikey, Farnell)
• 2 2010-kokoista 100 ohmin vastusta (Digikey, Farnell)
• Kupari- tai alumiiniteippi. Kalvo on vielä parempi (jos teippiliima on pestävä pois)
• Hienot pinsetit
• X-acto-veitsi

• Scotch Magic -teippi

Tämä opetusohjelma menee melko yksityiskohtaisesti! Älä hylkää askeleidesi määrää tai pitkiä kuvauksia. Koska tiivistämme järjestelmämme silikonilla, on vaikea korjata virheitä, jotka ilmenevät testivaiheessa. Siksi sinun on luettava jokainen vaihe huolellisesti ja saatava se heti alusta. Koko prosessin ei pitäisi kestää yli 2 tuntia, jos sinulla on kaikki työkalut jatkuvasti käytettävissänne ja käytät valusilikonia, jonka kovettumisaika on 15 minuuttia.

Tässä opetusohjelmassa käytetään hyvin yksinkertaista silikonilaitteen rakennetta, joka sisältää 4 kosketuslevyä, 2 LEDiä ja 2 VIA: ta. Lopputulos näkyy yllä olevassa kuvassa ja videossa. Vaikka tämä muotoilu on melko yksinkertainen, DIY -valmistusmenetelmämme tukee monenlaisia SMD -komponentteja ja mitä tahansa kerroksia. Siksi lähestymistapamme skaalautuu minkä tahansa monimutkaisuuden venytettäviin piireihin, kuten tämän ohjeen alussa linkitetyn youtube -videon esimerkkisuunnitelmat osoittavat.

Kaikki suunnittelutiedostot (niputettu.zip -muodossa) täällä. Kätevä yksittäinen pdf -kokoelma täältä.

Vaihe 1: Lasercutin käynnistys + siirtolevyt

Ensimmäisenä askeleena sinun on leikattava lasersäteellä joitakin jäykkiä kantolevyjä.

Miksi tarvitset 2 lautasta? No, kun olemme luoneet komponenttikerroksen sileälle aloituslevylle, kiinnitämme silikonilevyn, jossa on komponentteja, siirtolevyyn, käännämme pinon ympäri, irrotamme sileän aloituslevyn ja paljastamme siten komponentit niiden takapuolelta. Siirtolevyssä on pieniä reikiä, jotta ilma pääsee poistumaan märälle silikonikerrokselle vaiheessa 7.

Kantolevyjen vaatimukset:

• Täytyy olla samankokoinen, jotta siirtyminen voidaan kohdistaa oikein

• Koko: 280x280mm

• Materiaali: kirkas akryyli (PMMA- tai Plexi -lasi)

• Merkitse aloituslevy vasempaan yläkulmaan ja siirtolevy oikeaan yläkulmaan

Vaihe 2: Valmistele komponenttien käynnistyslevy

Aloitamme piirimme rakentamisen sileälle käynnistyslevylle tässä vaiheessa. Myöhemmin haluamme kuitenkin poistaa tämän levyn. Siksi sinun on aloitettava suihkuttamalla ohut kalvo multaa irrottavaa suihketta koko aloituslevyn pinnalle. Ota sen jälkeen musta vinyylitarra, jonka mitat ovat muutamia senttimetrejä aloituslevyn alla. Irrota sitten tarrapaperi ja aseta tarra tasaisesti aloituslevyn päälle ja keskelle; tahmea puoli ylöspäin. Kiinnitä tarra paikalleen teipillä (varo vetämästä kovaa teippiä, koska tämä aiheuttaa ryppyjä tarran pintaan). Viimeistele toisella kerroksella muotinpoistosuihketta tahmean pinnan päälle. Pidä suutin noin 20 cm pinnan yläpuolella ja suihkuta tasainen, jatkuva kerros. Vinkki: suihkuta kahdesti ja päällekkäin ristikkokuviossa!

Aloituslevyn valmistelu:

• Leikkaa tarra kokoon (noin 2 cm pienempi kuin levyn mitat)

• Aseta staattinen varaus tarraan ja lautaselle hieromalla puuvillakankaalla tai paperipyyhkeellä, jolloin se makaa tasaisemmin

• Vapauta ruiskutuksen aloituslevy (kahdesti ja ristikkokuviona)

• Teippi tarra aloituslevyyn, tahmea puoli ylöspäin

• Piste komponenttien sijoittelumerkinnät laserleikkurilla (P = 6-7) ÄLÄ LEIKKAA KAUTTA

• Irrota tahmea arkki (kahdesti ja ristikkokuviona)

Vaihe 3: Valmistele siirtolevy valikoivaa tarttumista varten

Oikean kohdistuksen takaamiseksi kaikissa vaiheen 7 jälkeisissä vaiheissa silikonimme luo vahvan siteen siirtolevyyn paikoissa, jotka ovat pehmeän piirin ääriviivojen ulkopuolella. Tämä vahva sidos saadaan esikäsittelemällä siirtolevy Bison Silicone Primerilla. Rakennusprosessin lopussa haluat helposti erottaa pehmeän piirisi rakennuslevystä, joten et ole liimautunut siihen. Joten meidän on pidettävä pehmeän piirin käyttämä alue puhtaana pohjamaalista. Teemme tämän peittämällä tämän alueen pohjamaalin ruiskutuksen aikana sopivan kokoiseksi leikatulla tarralla. Tämä naamio saadaan kiinnittämällä tarra (normaalisti, tahmea puoli alaspäin) koko siirtolevyn pintaan ja leikkaamalla sitten piiristä ääriviivat + 5 mm marginaali laserilla. Ylimääräinen tarramateriaali poistetaan.

Pitää mielessä:

• Leikkaa tarra kokoon (noin levyn mitat)

• Levitä tarra ilman ilmakuplia

• Suunnittelun tulee olla peilikuva (levy asetetaan kuvapuoli alaspäin)

• Leikkaa pohjamaali (levyn ääriviivat + 5 mm: n marginaali) laserleikkurilla (8-9 W)

• Poista tarra valikoivasti paljastaaksesi taustalla olevan plexin. Jätä tarraosat, jotka peittävät piirilevyalueen.

Vaihe 4: Komponenttien sijoittaminen

Hieman vastenmielinen ominaisuus on aloittaa komponenteista ennen johtavia jälkiä. Aseta sekä vastukset että ledit tässä esitetyn kuvan mukaisesti.

Miksi asetamme komponentit ensin? Tarvitsemme komponenttien silloittumisen kauniisti niiden ympärillä olevaan silikonimateriaaliin. Ylhäällä ja sivuilla tämä on helppo toteuttaa. Pohjapuolella haluamme kuitenkin sitoa silikonimme komponenttiin kaikkialla paitsi paikoissa, joihin johtavat jäljet koskettavat. Yksi tapa saavuttaa tämä on sen seurauksena a) upottaa ja sitoa komponenttien yläpuoli silikonilevyyn, b) kääntää pinon päälle paljastaakseen kunkin komponentin kosketustyynyt, c) levittää johtavia jälkiä ja vasta sen jälkeen d) sitoa jäljellä olevan komponentin pohjan pinta -ala toiselle valusilikonikerrokselle. Näistä vaiheista a) b) c) ja d) keskustellaan tarkemmin luvussa.

Yleiset ohjeet tähän vaiheeseen:

• Aseta komponentit piirisuunnittelun mukaan aloituslevylle. Työnnä komponentti lujasti ruiskutetun irrotuskerroksen läpi tarran liimakerrokseen. Näin se pysyy paikallaan.

• Komponenttien tulee olla SMD. Mieluiten vuoden 2010 koko tai suurempi. Väli IC: n naapureissa ei saa olla alle 0,8 mm. TQFN -paketit ovat alaraja.

• Jokaisen sijoitetun komponentin kosketustyynyjen tulee olla tasossa tarran liimakerroksen kanssa

Vaihe 5: Pohjustussovellus

Alukkeen levittäminen on ratkaiseva askel, jota ei voi jättää väliin. Ilman hyvää kiinnittymistä komponentin ja sitä ympäröivän silikonin välillä rasitus loisi silikonin löysän sovituksen jokaisen komponentin ympärille. Tämä löysä istuvuus sallii sitten nestemäisen metallin virrata kosketustyynyjen poikki ja siten lisätä shortseja. Ohuen, tasaisen Bison Silicone Primer -kerroksen tulisi peittää kaikki komponentin paljaat osat tarrassa.

Sinun harkintaa varten:

• Käytä Bison Silicone Primer ja ilmaharjaa (Sealey Tools AB931)

• Suihkuta komponentteja aloituslevylle ohuella kerroksella joka kulmasta

• Anna kuivua ja jatka heti vaiheesta 6 optimaalisen silloituksen aikaansaamiseksi

Vaihe 6: Valettu/teräspäällystetty silikoni

Seuraavaksi: silikonin valaminen komponenttien ympärille ja päälle! Tämän kerroksen paksuuden on oltava noin 300 mikronia suurempi kuin paksuimman komponentin paksuus. Tämän kappaleen alussa mainituille komponenteille tämä tarkoittaa 1 mm. Tämän vaaditun paksuuden saavuttamiseksi käytämme tulvatankoa, jonka pyyhkäisemme pinnan poikki juuri tällä korkeudella. (Uteliasmielisille: ammattikielen termi tälle on terän pinnoitus).

Silikonin valu yksinään ei ole viskoosia. En säilyttäisi muotoa tietyn korkeuden antamisen jälkeen. Siksi levitetään eräänlainen "uima -allas" viskoosimmasta akryylimastiksista (silikonitiiviste). Emme halua levittää tätä tiivistysainetta näyteemme: siksi päällystetään kahdesti ja keskeltä ulospäin.

Luettelo:

• Aseta akryylimastiksisarja vaaditun silikonilevyn kehän ympärille

• Sekoita 2-komponenttinen Shore 15 kovuusplatinaa, polyadiodisilikoni

• Kaada mastiksi "altaaseen" alkaen keskeltä ja kaikista osista

• terä päällystää silikonikerroksen, jonka korkeus on 300um> korkein komponentti

• Odota silikonin kovettumista

Vaihe 7: Kiinnitä siirtolevy

Hei, teet hienoa työtä tähän asti! Normaalisti tässä vaiheessa silikoni, komponentti täynnä oleva arkki hymyilee sinulle takaisin. Osat on peitettävä kokonaan silikonilla ja niiden pohjakoskettimet on asetettava tasaisesti plexi -lasilevyyn, ja niiden välissä on vinyylitarra. Käännetään nyt tämä pino ja paljastetaan nuo kontaktit!

*lisää varoitus vääristymisestä tähän*

Tällä hetkellä meillä on arkki osia, jotka on sijoitettu täsmälleen (teit tarkan työn, eikö?) Digitaalisen suunnittelun mukaisesti, joka on kohdistettu kantolevyn vasempaan yläkulmaan. Meidän on nyt asetettava toinen levy päälle, kiinnitettävä silikonilaatta siihen, käännettävä pino ja poistettava ensimmäinen kantolevy - kaikki menettämättä tätä kulmakohdistusta! Huomaat, että tämä on helpompaa kuin miltä se kuulostaa. Varmista, että sinulla on hyvä ruuvi tai suora kulma, jota vasten voit työntää levyt kohdakkain.

Ensin meidän on suihkutettava toinen kantolevy (ilmareikien kanssa), jolle olet jo asettanut vinyylitarran, ja leikattava muotoon pohjamaalin muodostamiseksi. Suihkuta tasaisena, jatkuvana kuviona. Poista sen jälkeen pohjamaalin tarra.

Ota nyt lautasesi komponenttitäytteisellä laatalla. Kohdista sen vasen yläkulma ruuvipenkkiisi tai suoraan kulmaan. Sekoita seuraavaksi lisää silikonia (noin 50 ml kelpaa). Kaada se silikonilevyn päälle ja levitä se suunnilleen yhtä suureksi kerrokseksi. Ota seuraavaksi toinen pohjalevy (jossa on ilmareiät), jonka juuri pohjustimme. Sen köyden oikea kulma oli merkitty muutama askel taaksepäin. Aseta se ensimmäisen levyn päälle ruiskutettu puoli alaspäin ja merkitty kulma myös alaspäin kohdakkain aloituslevyn vasemman ylämerkin kanssa. Paina alas, purista ilmakuplat ulos ja kohdista levyt keskenään. Puristamalla enemmän silikonia reikien läpi, ilmakuplat vähenevät ja sidos paranee. Sattumalta tämä kuitenkin merkitsee sinulle myös enemmän vaikeuksia, kun siirrät levyt edelleen kohdistusalueelle. Joten kohdista ensin ja sitten purista ilmaa ulos.

Odota lopuksi silikonin kovettumista.

Lyhyt katsaus luetteloon:

• Suihkutussiirtolevy pohjamaalilla. Poista pohjamaali

• Sekoita 2-komponenttinen Shore 15 kovuusplatinaa, polyadiodisilikoni

• Levitä tasainen kerros nyt kovettuneelle silikonilevyä sisältävälle komponentille, n. 1 mm paksu

• Siirtolevy, pohjustettu puoli alaspäin

• Kohdista aloituslevyn kanssa

• Paina, purista ilmaa

• Tarkista kohdistus

• Odota silikonin kovettumista

Vaihe 8: Poista aloituslevy

Ratkaiseva osa on ohi. Työskentelemme nyt siihen hetkeen asti, kun voimme vahvistaa kohdistustasi!

Ota plexi-silikoni-tarra-plexi-voileipäsi, irrota vinyyli-tarran reunoilla oleva teippi leikkausveitsellä. Plexi -lasin aloituslevyn pitäisi nyt irrota helposti. Jos näin ei ole, löysää pino käyttämällä tasaista esinettä tarran ja lautasesi välissä tai molempien levyjen välissä. Varo, ettet repäise silikonipinoasi toiselta levyltä (rei'illä), koska tämä aiheuttaa virheitä.

Jos komponentit oli sijoitettu oikein - tarran mukaisesti - ja silikoniprosessi suoritettiin riittävän huolellisesti, jotta komponentit eivät repeytyisi paikaltaan; sinun pitäisi nyt saada komponentit takapuolelta kauniisti esille!

Käytä yleismittaria kunkin komponentin arvon mittaamiseen. (vastukset mittaavat ohmia, ledit käyttävät diodiasetuksia valaisemaan ne). Tällä tavalla voit tarkistaa sähköisesti, onko ohut tarraliima- tai valusilikonikalvo peittänyt kosketustyynyjä - tuskin paljaalla silmällä.

Lyhyesti:

• Löysää tarra plexi-silikoni+tarra-plexi-voileivän toisella puolella

• Kuori aloituslevy ja tarra silikonikomponenteista

• Tarkista, etteivät komponentit ole alttiina johtaville tyynyille

• Koska olemme kääntäneet pinon, kaikki lisävaiheet on suoritettava peilikuvioiduilla suunnittelukerroksilla (kaikki tämän opetusohjelman tiedostot on jo laadittu vastaavasti, lisämuutoksia ei tarvita)

Vaihe 9: Kaavainmaski ylimmälle johtavalle tasolle

Sinun totuutesi hetki! Tarkistetaan, kuinka hyvin teit edelliset vaiheet.

Levitä uusi tarra peittääksesi silikonilaatan kokonaan paljailla komponenttikoskettimilla. Aseta levy laserleikkuriin, kun sen merkintä näkyy oikeassa yläkulmassa, ja leikkaa ensimmäinen piirikerros tarran läpi.

Jos seuraavaksi leikattu kaavain on hienosti osien kanssa, olet tehnyt kaikki edelliset vaiheet hyvin. Jos muuten.. No vittu. Ongelmat liittyvät luultavasti siihen, että tarrasi ei ole tasainen silikonin levityksen aikana ja/tai toisen kantolevyn merkittävä poikkeama ensimmäiseen kantolevyyn 2 askelta taaksepäin. Mittaa, kuinka monta millimetriä olet poissa, ja voit korjata tämän laserleikkausohjelmiston suunnittelun avulla.

Yhteenveto avuksesi:

• Leikkaa tarra kokoon (noin levyn mitat)

• Levitä tarra ilman ilmakuplia

• Kalibroi laser tarkasti tarran leikkaamiseksi (8-9W)

• Leikkaa kuparipiirin yläjäljet laserleikkurilla

• Poista tarra alueilta, jotka on tehtävä johtaviksi (piirin jäljet, tyynyt)

Vaihe 10: Yläjohtava kerros

Työskentelemme tässä vaiheessa nestemäisen metallin kanssa. Varmista, että työtila on kokonaan peitetty (esimerkiksi sanomalehti). Kun kaadat nestemäistä metallia, siitä tulee kipu puhdistaa se takaisin. Sille ei ole todellista liuotinta eikä se imeydy spungeihin tai paperipyyhkeeseen. Paras on työskennellä todella puhtaana ja heittää heti sen jälkeen pois sanomalehdet, joihin olet saattanut vuotaa. Käytä parhaiten käsineitä tai pese kädet sen jälkeen. Tulee tahroja.

Tässä vaiheessa sinulla pitäisi olla oikein määritelty kaavain. Varmista, että se tarttuu kauniisti silikoniin reunoista. Emme halua nestemäisen metallin virtaavan alla.

Ota nyt nestemäinen metalli ja hieno harja. Levitä nestemäinen metalli kaavausaukkoihin lyhyinä tahroina (viitteellisiä kuvia). Tämän pitäisi olla enemmän kastelua kuin tahraamista. Nestemäinen metalli on pakotettava läheiseen kosketukseen, jotta se tarttuu hyvin. Kun olet peittänyt kaavaimen kuvion, ota rulla ja rullaa ylimääräinen nestemäinen metalli sivulle. Tämä voidaan ottaa talteen pienellä muovipipetillä.

Lyhyesti:

• Varmista, että tarras kiinnittyy hyvin paljaiden alueiden reunoihin

• Puhdista paljaat silikonit ja osatyynyt isopropyylialkoholilla

• Peitä siveltimellä karkeasti kaikki altistuneet alueet Galinstanilla

• Käytä telaa kääntämään maalattu pinnoite tasaiseksi pinnoitteeksi

• Ota ylimääräinen galinstan takaisin talteen

• Poista tarrakaavain varovasti

• Jos Galinstan virtaa poiston aikana alueille, joilla sen ei pitäisi olla, pinnoite oli liian paksu. Puhdista pinta ja käynnistä uudelleen vaiheessa 9.

Vaihe 11: Esitäytä osat

Tämä vaihe on itsestään selvä. Olet levittänyt pohjamaalin kahdesti aiemmin. Tee se vain uudelleen. Painopiste ei ole silikonilevyssä vaan komponentin pohjassa ja erityisesti osissa, joihin ei ole painettu nestemäistä metallia. Anna pohjamaalin kuivua ja jatka heti vaiheen 12 jälkeen.

• Bison Silicone Primer ja ilmaharja (Sealey Tools AB931)

• Suihkuta paljaat komponenttien pohjat ohuella pohjamaalilla

• Anna kuivua ja jatka heti vaiheen 12 jälkeen

Vaihe 12: Valettu/teräspäällystetty silikoni

Tämä on myös enemmän samaa kuin ennenkin. Tärkeintä tässä on korkeus, jolla terät päällystät. Edellinen kerros (komponenttikerros) oli 1 mm (suositeltu led oli 0,7 mm paksu + 0,3 mm kuten aiemmin ehdotettiin). Jokaista piirikerrosta lisätään 0,5 mm: n silikonikorkeus päälle, jotta jää riittävästi tilaa epätasaisille pinnoitteille nestemäisellä metallilla. Korkeus, jolla teroitat tässä, tulee siis 1 mm + 0,5 mm = 1,5 mm.

Yksityiskohtaiset vaiheet lyhyesti:

• Aseta akryylimastiksisarja vaaditun silikonilevyn kehän ympärille

• Sekoita 2-komponenttinen Shore 15 kovuusplatinaa, polyadiodisilikoni

• Kaada mastiksi "altaaseen" alkaen keskeltä ja kaikista osista

• terä päällystää silikonikerroksen, jonka korkeus on 0,5 mm> pinon nykyinen paksuus

• Odota silikonin kovettumista

Vaihe 13: Kaavainmaski pohjaa johtavalle tasolle

Ja olemme nyt päässeet helposti osiin! Täältä löydät kaiken toistamisen. Jokainen piirikerros, jota käytät päällekkäin, toistaa vaiheet, jotka on suoritettu edellisille piirikerroksille. Täällä sinun on luotava kaavainmaski piirikerrokselle 2.

Ilman liikaa tarkennusta:

• Leikkaa tarra kokoon (noin levyn mitat)

• Levitä tarra ilman ilmakuplia

• Leikkaa pohjan kuparipiirin jäljet laserleikkurilla (W à kalibrointi)

• Poista tarra alueilta, jotka on tehtävä johtaviksi (piirin jäljet, tyynyt)

• Varmista, että tarras kiinnittyy hyvin paljaan alueen reunoihin

• Puhdista paljastettu silikoni isopropyylialkoholilla

Vaihe 14: Ylhäältä alas VIA: t

Ainoa uutuus on paikoissa, joissa tarvitsemme yhteyden kahden seuraavan piirikerroksen välille. Niitä kutsutaan ammattikielessä Vertical Interconnect Accessiksi tai lyhyesti VIA: ksi. Läpiviennin luomiseksi sinun on leikattava aukko silikonista, joka peittää edellisen piirikerroksen. Kun tulostat sen jälkeen uutta nestemäistä metallia seuraavan piirikerroksen päälle, se virtaa tähän aukkoon ja muodostaa sähköisen yhteyden.

Sinun on ensin kalibroitava (katso: kalibrointi) laser leikkaamaan tarkasti edellisen piirikerroksen päällä oleva silikonipäällyste. Katkaise sitten vain VIA: t tässä annetun tiedoston mukaisesti. Irrota jokainen silikonipäällysteen aukko pinseteillä ja jatka seuraavaan vaiheeseen: tulosta uusi nestemäinen metallipiirikerros päälle!

VIA: n luominen, lyhyt versio:

• Alempi johtava kerros stensiilimaski on valmis

• Kalibroi laser niin, että se leikkaa silikonikerroksen tarkasti ja paljastaa johtavan johtavan kerroksen (12-17 W)

• Leikkaa VIA: t koko silikonista paikoista, joissa ylempi ja alempi johtava kerros on yhdistettävä toisiinsa

• Poista leikattu silikoni paljastaaksesi johtavan kerroksen

Vaihe 15: Pohja johtava kerros

Varmista jälleen, että työtila on peitetty, kun työskentelet nestemäisen metallin kanssa. Tämä helpottaa vuotojen käsittelyä huomattavasti.

Tämän kerroksen tulostaminen toistaa jälleen aiemmat ponnistelut. Varmista, että kaavain tarttuu kauniisti silikoniin reunoista. Emme halua nestemäisen metallin virtaavan alla. Käytä kastamista uudelleen levittääksesi nestemäistä metallia kaavaimen aukkoihin hienolla harjalla. Ota tela ja rullaa ylimääräinen nestemäinen metalli sivulle. Ota suuret nestemäisen metallin läiskät muovipipetillä.

Toinen TL; DR -versio:

• Peitä siveltimellä karkeasti kaikki altistuneet alueet Galinstanilla

• Käytä telaa kääntämään maalattu pinnoite tasaiseksi pinnoitteeksi

• Poista tarrakaavain varovasti

• Jos Galinstan virtaa poiston aikana alueille, joilla sen ei pitäisi olla, pinnoite oli liian paksu. Puhdista pinta ja käynnistä uudelleen vaiheessa 13.

• Käytä sivellintä koskettaaksesi jokaista VIA: ta ja varmista, että ylä- ja alajohtavat kerrokset ovat yhteydessä toisiinsa

Vaihe 16: Valettu/teräspäällystetty silikoni

Nyt voit alkaa innostua! Tämä on viimeinen silikonivalukerroksemme, mikä tarkoittaa, että pehmeä piiri on melkein valmis! Tämän olet tehnyt jo kaksi kertaa aiemmin. Joten pidän sen lyhyenä ja kerron sinulle, mihin korkeuteen sinun tulisi pyrkiä terän pinnoittamiseen. Meillä on jo 1 mm paksu komponenttikerros ja 0,5 mm paksu ensimmäinen piirikerros. Tämän piirikerroksen tulisi myös olla 0,5 mm paksu. Siksi terän päällysteen kokonaispaksuus on 2 mm tässä vaiheessa!

Nopea reitti:

• Aseta akryylimastiksisarja vaaditun silikonilevyn kehän ympärille

• Sekoita 2-komponenttinen Shore 15 kovuusplatinaa, polyadiodisilikoni

• Kaada mastiksi "altaaseen" alkaen keskeltä ja kaikista osista

• terä päällystää silikonikerroksen, jonka korkeus on 500um> pinon nykyinen paksuus

• Odota silikonin kovettumista

Vaihe 17: Kosketustyynyt

Silikonilaitteet voivat upottaa virran (akku) ja prosessoinnin (mikro -ohjain), mutta tämän esimerkin yksinkertaisuuden vuoksi lisäämme ulkoisia liittimiä LED -virtalähteen syöttämiseksi. Tässä vaiheessa leikkaamme silikonin läpi koskettimiin, jotka olemme upottaneet sisään. Jälleen sinun on kalibroitava laser (katso: kalibrointi), jotta alla olevat kerrokset eivät vahingoitu. Kun olet tehnyt leikkaukset, repäise silikonileikkaukset pinseteillä. Kaavi sitten ylimääräiset silikonijäännökset koskettimista ja puhdista vanupuikolla ja lisää juotetta koskettimiin luotettavuuden lisäämiseksi.

Yhteystyynyt, lyhyt tarina:

• Kalibroi laser leikkaamaan silikonikerros ja paljastamaan kuparinauhakoskettimet (20-30 W)

• Katkaise piirikontaktit laserleikkurilla

• Poista silikoni leikkausalueilta

• Puhdista paljaat kuparityypit nopeasti kuivuvalla liuottimella

• Levitä juotetta paljaille tyynyille, kunnes koskettimet tulevat silikonin tasolle. Jatka juottamista samalla kun kaavi liikaa silikonia ja puhdista lika pois, kunnes juotos tarttuu tyynyyn.

Vaihe 18: Sample Cut Free

Aika vapauttaa pehmeä piiri sen kantolevystä! Koska siirtolevyämme ei päällystetty pohjamaalilla pehmeän piirimme alla, meidän tarvitsee vain leikata sivut irti ja voimme ottaa sen pois. Käytä tässä liitteenä olevaa leikkausviiloa näytteen leikkaamiseen. Jatka leikkauksia suuremmalla teholla, kunnes näyte vapautuu. Laserisi Z -siirtymän tulee olla -1 (puolet pinon korkeudesta). Kun näytteen katkaisu on tehty kokonaan, nosta kulma toiselta puolelta ja katkaise sitten pehmeä virtapiiri kaikista kiinnikkeistä, jotka ovat muodostuneet kantolevyn ilmareikiin. Katsokaa sitä kunnolla: ensimmäinen silikonilaite! Joustava, joustava ja pehmeä piiri!

Näyte leikattu ilman luettelomerkkejä:

• Kalibroi laser leikataksesi koko silikonipinon (40-60 W)

• Leikkaa näytteen ääriviivat laserleikkurilla

• Nosta näyte levyltä ja leikkaa se käsin irti silikoniliittimistä, jotka on muodostettu siirtolevyn ilmareikiin

Vaihe 19: Ihaile

Kytke nyt silikonilaitteesi 5 V: n virtalähteeseen. Jokaisella liitin-vastus-led-liittimen reitillä on erillinen virran tarve. Voit yhdistää molemmat rinnakkain. Pidä vain silmällä ledin napaisuutta ja sovita virtaliitännät vastaavasti. Kun pehmeä piirisi saa virtaa, sinisen ledin pitäisi syttyä.

Anna jännitystä piirillesi! Jos olet tehnyt sen oikein, sinun pitäisi saavuttaa helposti 50%: n rasitus ilman, että piiri vahingoittuu. Tärkein epäonnistumispaikka ovat kosketustyynyt, koska ne on valmistettu jäykistä kalvoista, jotka repeytyvät suurella rasituksella.

Seuraavat adjektiivit vastaavat silikonilaitettasi:

•Joustava

• Pehmeä/joustava

• Itsekorjautuva

•Läpikuultava

• Täysin koteloitu

Sovellusalueet, joita ennakoin: biomonitorointilaastarit (iholla), puettavat, tekstiiliin upotetut silikonilaitteet, mekaanisia liitoksia kattavat elektroniikkapiirit, pehmeiden robottien ajo- tai tunnistuselektroniikka,…

Mitkä sovellukset näyttävät sopivilta näille ainutlaatuisille pehmeille piireille? Kerro minulle kommenteissa! En malta odottaa, mitä keksit. Kerro minulle, jos rakennat jotain ainutlaatuista. Kuka tietää, että voin antaa sinulle neuvoja!

Onnea kokeiluun, Kippis, Noagels